Графическое описание свободного падения. Одномерное движение в поле тяжести при наличии начальной скорости - ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА В ПОЗНАНИИ ВЕЩЕСТВА, ПОЛЯ, ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

Цель: научить описывать графически свободное падение.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания

1. Почему струя воды разделяется на отдельные капли при падении на Землю.

2. Опишите эксперименты Р. Бойля и Г. Галилея, подтвердившие постоянство ускорения тел, свободно падающих на Землю.

3. Чем отличается падение тел в воздухе от их падения в вакууме.

4. Почему раскрытие парашюта существенно уменьшает скорость приземления парашютиста?

II. Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Тело, брошенное вертикально вверх, проходит точку на высоте 10 м дважды с промежутком времени 4 с. Найдите начальную скорость тела. Сопротивлением воздуха пренебречь.

2. Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 49 м/с. Каков путь, пройденный телом по истечении 10 с от начала движения? Чему равно перемещение тела за это время?

3. Дальность полета тела, брошенного в горизонтальном направлении со скоростью 10 м/с, равна высоте бросания. С какой высоты брошено тело?

Вариант 2

1. Два тела начали падать с одной и той же высоты через ф секунд одно после другого. Через сколько секунд расстояние между ними будет равно d?

2. Стрела выпущена из лука вертикально вверх со скоростью 39,2 м/с. Через сколько времени от начала движения она упадет обратно? На какую высоту она поднимется? Найдите перемещение и путь стрелы за 5 с движения. Сопротивлением воздуха пренебречь.

3. Самолет летит в горизонтальном направлении на высоте 10 км со скоростью 720 км/ч. На каком расстоянии от цели (по горизонтали) летчик должен бросить бомбу, чтобы попасть в цель? Какова скорость бомбы в момент поражения цели?

Ответы:

Вариант 1: 1. 24,1 м/с. 2. 245 м, 0 м. 3. 20 м

Вариант 2: 1. 2. 8 с; 87,4 м; 73,5 м; 833 м. 3. ≈ 9000 м; ≈ 500 м/с

III. Изучение нового материала

Свободное падение тела в безвоздушном пространстве является равноускоренным движением и описывается следующим законом:

так как ay = g.

Если начальная скорость тела отсутствует, а начальная точка движения совпадает с нулем системы координат, то

- квадратичная зависимость от времени. По графику (рис. 32) можно определить время падения тела на Землю. , t_п - время падения на Землю.

Зависимость скорости от времени:

V_y = V_0y + gt, где a_H = g при V_0y = 0

V_y = gt. Графиком будет являться прямая.

С математической точки зрения прямая не ограничена.

С физической - имеются лишь t₀ = 0 (начало движения) и t_п - (время падения).

В поле тяжести тело движется с постоянным ускорением, т. е. равнопеременно, независимо от начальной скорости тела и его направления. Брошенный вверх мяч вплоть до высшей точки подъема движется равнозамедленно (тормозит), а вниз движется равноускоренно.

График зависимости пути l и перемещения у, для тела, брошенного с некоторой высоты H, будет выглядеть так (рис. 33).

Так как в наивысшей точке V = 0; 0 = V₀ = gt;

- время подъема. Мах подъема .

Промежуток времени, после которого тело упадет, складывается из времени подъема на максимальную высоту и времени свободного падения с максимальной высоты на Землю.

IV. Закрепление изученного

1. С каким ускорением движется тело, брошенное вверх?

2. Чему равно и как направлено это ускорение?

3. Когда ускорение свободного падения берется со знаком «+», а когда со знаком «-»?

4. Учитывается ли сопротивление воздуха в формулах, описывающих свободное падение тел, и тел, брошенных вертикально вверх.

V. Решение задач

1. Тело брошено вертикально вверх со скоростью V. Какой из представленных ниже графиков зависимости модуля скорости от времени соответствует этому движению? Построить a(t),x(t), s(t).

А) Г. Б) Б. В) В. Г) А.

2. На рисунке 35 представлен график зависимости проекции скорости х прямолинейно движущегося тела от времени. Найдите проекцию ускорения тела ах и проекцию его перемещенияS_x за 5 с.

(Ответ: ах = 4 м/с²; S_x = 50 м)

3. Найдите проекцию ускорения ах тела на ось ОХ и проекцию его перемещения S_x (рис. 36).

(Ответ: а_х = -2 м/с²; S_x = -25 м)

Домашняя работа

П. 18; с. 43, задачи (5-6).